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Geschichteter Dreischenkel-Rahmenkern für Transformatoren oder Drosselspulen
Bekanntlich werden bei Transformatoren- oder Drosselspulenkernen aus kornorientierten Blechen die
Blechbreiten zur Eisenverlustverminderung unterteilt, so dass entweder Vollrahmenkerne nach Fig. 1 mit völlig aufgelösten magnetischen Verkettungspunkten M oder sogenannte Halbrahmenkeme nach Fig. 2 mit teilweise oder nicht aufgelösten magnetischen Verkettungspunkten (Kerne mit ausgestanzten Schlitzen i nach der österr. Patentschrift Nr. 228 879) entstehen.
Beim Vollrahmenkern nach Fig. l sind mithin die Eisenquerschnitte Ml=M2=M3=0, während die
Eisenquerschnitte MI=ef den unveränderten Jochquerschnitten und die Eisenquerschnitte MII=MIII=AB den unveränderten Eckquerschnitten entsprechen. Die Blechstreifenformen sind dabei zwar einfach, aber es entstehen in den Teilrahmen von Vollrahmenkernen bekanntlich phasenverschobene nichtsinusförmige magnetische Flüsse bei entsprechender Teilrahmenflussdichtenerhöhung.
Bei Halbrahmenkernen nach Fig. 2 mit teilweiser Aufhebung der magnetischen Verkettungspunkte werden bei einfachen Blechstreifenformen und 2 : 2 bzw. 1 : 1 Schichtung die Eisenquerschnitte M2=M3=1/2 ab=1/2 bc, was zwar noch keine Nachteile einbringt (österr. PatentschriftNr. 230 485 bei ungeschlitzten Mittelschenkelblechen) ; bei durchlaufend geschlitzten Mittelschenkelblechenwerden aber
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ter dem Mittelschenkel eisenverlusterhöhend wirkt. Zur Vermeidung dieser magnetischen Nachteile kann man bei Halbrahmenkernen ohne Auflösung der magnetischen Verkettungspunkte M die Kühlschlitze in den Schenkeln K bzw. Jochen J zwar ausstanzen, nimmt dafür aber eine wesentliche Verkomplizierung und Verteuerung der Herstellung in Kauf.
Der Vollständigkeit halber sei hier auch auf die franz. Patentschrift Nr. 1. 343. 293 und die österr. Patentschrift Nr. 218 613 verwiesen, von denen die erste eine Kopplung der Kernrahmen bei vollem Eisenquerschnitt und die zweite eine teilweise Kopplung der beiden Innenrahmen mit dem Aussenrahmen in vier verschiedenen Blechlagen mit Gehrungsstoss in jeder vierten Lage zwischen Mittelschenkel und Aussenrahmen vorsieht.
Gegenstand der Erfindung ist ein geschichteter Dreischenkel-Rahmenkern für Transformatoren oder Drosselspulen, dessen Teilrahmen durch Spalte in den Schenkeln und Jochen getrennt sind, wobei die Spalte an den Verkettungspunkten der Joche mit dem Mittelschenkel durch Fortsetzung der inneren Rahmenjoche bzw. der inneren Rahmenschenkel teilweise überbrückt und damit die Joche mit dem Mittelschenkel mechanisch und magnetisch gekoppelt sind, wobei in erfindungsgemässer Weise die mechanische und magnetische Kopplung der Teilrahmen an den Verkettungspunkten in drei Blechlagen erfolgt, wobei in der mittleren Lage der Jochschlitz durch die beiden Bleche des Mittelschenkels überbrückt ist und in den beiden andern Lagen abwechselnd ein Blech des Mittelschenkels den Jochschlitz bzw. ein Blech der
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M=sen.
In Fig. 3 sind die drei Blechlagen für die erfindungsgemässe Art der Rahmenkopplung im magneti- schen Verkettungspunkt dargestellt.
Die Jochquerschnitte der einzelnen Teilrahmen können dabei entweder gleich wie die zugehörigen
Schenkelquerschnitte sein, oder es kann bei den Innenrahmen und beim Aussenrahmen eine gleiche oder auch eventuell ungleiche Jochverstärkung vorgesehen. werden.
Des weiteren kann der Dreierschichtzyklus statt mit 1 : 1 : 1 Einzelblechlagen nach Fig. 3 auch
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sämtliche äussere Eckzonen der Innenrahmen Ei und des Aussenrahmens Ea oder in Anwendung der österr. Patentschrift Nr. 230 485 nur jene des letzteren mittels Schrägschnittes verzapft werden. In sinngemässer Weise können ebenfalls zur Leitwertverbesserung die Bleche des Aussenrahmens geglüht werden oder von hochwertigerer magnetischer Qualität sein als jene der Innenrahmen.
Die Vorteile eines erfindungsgemässen Rahmenkernes sind die folgenden. Gegenüber einem bekannten Rahmenkern, etwa gemäss österr. Patentschrift Nr. 228 879, zeigt der erfindungsgemässeEisenkernden Vorteil, dass für die angestrebte nur teilweise magnetische Verkettung sowohl in den Kernen K als auch in den Jochen J nur Bleche erforderlich sind, die durch einfaches Schneiden, z. B. mit einer Rollenschere, gefertigt werden können, ohne dass zusätzliche Ausstanzarbeiten erforderlich sind.
Neben diesem fabrikatorischen Vorteil wird über die erfindungsgemässe Art der Rahmenverkettung eine günstige, weil ho- mogenere Flussaufteilung zwischen den Innenrahmen und dem Aussenrahmen und durch die erfindungsgemässe Wahl der Kopplungsquerschnitte im Verkettungspunkt ein Mindestmass an Flussverzerrung und Phasenverschiebung in den Teilrahmen erreicht.
Letzteres lässt sich wie folgt erklären. Einerseits wirken die verminderten Kopplungsquerschnitte Ml verglichen mit einem vollverketteten Halbrahmenkern mit ausgestanzten Schlitzen dadurch flussvergleichmässigend über die gesamten Jochbreiten, dass von Aussenschenkel zu Aussenschenkel den durch ihre grössere magnetische Länge benachteiligten Jochen des Aussenrahmens die beiden wegkürzeren Innen- rahmenjoche über die als Isthmus wirkenden Verbindungsquerschnitte Ml parallelgeschaltet werden. Anderseits wirken die Kopplungsquerschnitte M2 und M3 verglichen mit einem Vollrahmenkern oder einem Halbrahmenkern mit geringerem Kopplungsquerschnitt magnetisch entlastend, weil dadurch ein
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stärkung angewendet wird, auf die Beziehung Ml = M2 = M3 hinausläuft.
Bei den meistens sehr mässigen Jochverstärkungen ist die Beziehung Ml = M2 = M3 auch in einem solchen Fall hinreichend genau erfüllt.
Für den Gesamtkern resultieren daraus geringere Eisenverluste und damit ein kleinerer Leerlaufstrom und zufolge der homogeneren Flussaufteilung eine gleichmässigere Kernerwärmung, ein geringerer Geräuschpegel und auch ein geringerer Oberwellenanteil im Leerlaufstrom.
Die allgemeinen Buchstaben- und Ziffernbezeichnungen der Fig. 1 und 2 können auch auf den er- findungsgemässen Eisenkern (Fig. 3) übertragen werden, wenn man sich die drei nebeneinander gezeichneten Blechlagen eines Dreierzyklusses übereinandergelegt denkt, wie dies bei der Aufschichtung des Kernes geschieht.
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Layered three-leg frame core for transformers or reactors
It is known that transformers or inductor cores made of grain-oriented sheets are the
Sheet widths are divided to reduce iron loss, so that either full frame cores according to Fig. 1 with completely dissolved magnetic interlinking points M or so-called half frame cores according to Fig. 2 with partially or non-resolved magnetic interlinking points (cores with punched-out slots i according to Austrian Patent No. 228 879) .
In the full frame core according to FIG. 1, the iron cross-sections Ml = M2 = M3 = 0, while the
Iron cross-sections MI = ef correspond to the unchanged yoke cross-sections and the iron cross-sections MII = MIII = AB correspond to the unchanged corner cross-sections. The sheet metal strip shapes are simple, but it is known that phase-shifted, non-sinusoidal magnetic fluxes arise in the subframes of full frame cores with a corresponding increase in subframe flux density.
In the case of half-frame cores according to Fig. 2 with partial removal of the magnetic interlinking points, the iron cross-sections M2 = M3 = 1/2 from = 1/2 bc are used with simple sheet metal strip shapes and 2: 2 or 1: 1 layering, which does not yet bring any disadvantages (Austrian Patent Specification No. 230 485 for unslotted center leg plates); with continuously slotted middle leg plates, however
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ter the middle limb acts to increase iron loss. In order to avoid these magnetic disadvantages, in the case of half-frame cores without dissolving the magnetic interlinking points M, the cooling slots can be punched out in the legs K or yokes J, but this makes the manufacturing process considerably more complicated and expensive.
For the sake of completeness, the French. Patent No. 1,343,293 and Austrian Patent No. 218 613, of which the first is a coupling of the core frame with full iron cross-section and the second is a partial coupling of the two inner frames with the outer frame in four different sheet metal layers with a miter joint in each the fourth layer between the center leg and the outer frame.
The invention relates to a layered three-leg frame core for transformers or choke coils, the subframes of which are separated by gaps in the legs and yokes, the gaps at the interlinking points of the yokes being partially bridged with the center leg by continuing the inner frame yokes or the inner frame legs so that the yokes are mechanically and magnetically coupled to the middle limb, the mechanical and magnetic coupling of the subframes at the interlinking points in three sheet metal layers taking place in the manner according to the invention, the yoke slot being bridged in the middle position by the two sheets of the middle limb and in the two other layers alternately a sheet of the central leg of the yoke slot or a sheet of the
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M = sen.
In FIG. 3, the three sheet metal layers for the type of frame coupling according to the invention are shown in the magnetic interlinking point.
The yoke cross-sections of the individual subframes can either be the same as the associated ones
Leg cross-sections, or the same or possibly different yoke reinforcement can be provided for the inner frame and the outer frame. will.
Furthermore, the three-shift cycle can also be used instead of 1: 1: 1 individual sheet metal layers according to FIG. 3
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all outer corner zones of the inner frame Ei and the outer frame Ea or, in application of the Austrian patent specification no. 230 485, only those of the latter can be mortised by means of an oblique cut. Similarly, to improve the conductance, the metal sheets of the outer frame can be annealed or be of higher magnetic quality than those of the inner frame.
The advantages of a frame core according to the invention are as follows. Compared to a known frame core, for example according to Austrian patent specification no. 228 879, the iron core according to the invention has the advantage that only sheets are required for the desired only partial magnetic linkage both in the cores K and in the yokes J, which can be simply cut, e.g. . B. with roller shears can be made without additional punching work is required.
In addition to this manufacturing advantage, the type of frame linking according to the invention achieves a favorable, because more homogeneous, flow division between the inner frame and the outer frame, and the selection of the coupling cross-sections in the interlinking point, a minimum amount of flow distortion and phase shift in the subframes.
The latter can be explained as follows. On the one hand, the reduced coupling cross-sections Ml, compared with a fully interlinked half-frame core with punched-out slots, have a flow-comparing effect over the entire yoke widths, because from outer leg to outer leg the yokes of the outer frame, which are disadvantaged by their greater magnetic length, connect the two shorter inner frame yokes in parallel across the connecting cross-sections M acting as isthmus will. On the other hand, the coupling cross-sections M2 and M3 have a magnetically relieving effect compared with a full frame core or a half-frame core with a smaller coupling cross-section, because they have a
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reinforcement is applied, results in the relationship Ml = M2 = M3.
With the mostly very moderate yoke reinforcements, the relationship Ml = M2 = M3 is also met with sufficient accuracy in such a case.
For the entire core, this results in lower iron losses and thus a smaller no-load current and, due to the more homogeneous flow distribution, more even core heating, a lower noise level and also a lower proportion of harmonics in the no-load current.
The general letter and number designations of FIGS. 1 and 2 can also be transferred to the iron core according to the invention (FIG. 3) if the three sheet metal layers drawn next to one another of a three-cycle cycle are imagined to be superimposed, as happens when the core is stacked.